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Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 1 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes Salle 1 : Mars dans le système solaire Dans l’exposition Compléter un croquis ou un montage photo du système solaire (titre du document, noms des planètes et des satellites). Placer sur le document la ceinture d’astéroïdes. Réaliser une carte d’identité pour les planètes Terre et Mars. Comparer les différentes planètes du système solaire. De nombreux critères de comparaison sont possibles, voir page 3. NOM : Diamètre : Masse : Densité : Distance au soleil : Satellite : NOM : Diamètre : Masse : Densité : Distance au soleil : Satellite :

propositions d'activités pédagogiques

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Page 1: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 1 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

Salle 1 : Mars dans le système solaire Dans l’exposition • Compléter un croquis ou un montage photo du système solaire (titre du

document, noms des planètes et des satellites). Placer sur le document la ceinture d’astéroïdes.

• Réaliser une carte d’identité pour les planètes Terre et Mars.

• Comparer les différentes planètes du système solaire. De nombreux critères de

comparaison sont possibles, voir page 3.

NOM : Diamètre : Masse : Densité : Distance au soleil : Satellite :

NOM : Diamètre : Masse : Densité : Distance au soleil : Satellite :

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Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 2 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

• S’informer sur les mouvements des planètes du système solaire.

Quelle est la forme des trajectoires des planètes ? Elliptique. Quelle planète a la trajectoire la plus courte ? Mercure Quelle planète a la trajectoire la plus longue ? Pluton. Quelle est la planète la plus petite ? Pluton. Quelles sont les planètes qui sont couchées sur leur axe ? Uranus et Pluton.

• Rechercher des informations sur le système solaire. Compléter la grille de mots

croisés et définir le mot caché.

1. La planète la plus proche du soleil

2. Ils sont situés entre Mars et Jupiter

3. La plus grosse planète du système solaire

4. Satellite de la Terre 5. Nom de notre galaxie

6. La planète bleue 7. Elles ont souvent une structure

en spirale 8. La planète la plus éloignée du

Soleil 9. Nom d’une planète et d’une

déesse

1 2 3 4 5 - 6 7 8 9 • Acquérir quelques notions de physique.

Définir la gravitation. A l’aide de la formule, calculer la force de gravitation qui attire la Lune vers

la Terre. (masse de la terre 5,98.1024 kg et masse de la Lune 7,35.1022 kg). Comparer la notion de masse et de poids. Comparer votre poids sur Terre avec celui sur Mars. Que remarquez-vous ?

Pourquoi existe-t-il une différence entre les deux mesures ? • Découvrir des instruments d’observation.

Voir fiche du dossier pédagogique du premier degré.

Page 3: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 3 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

En classe • Découvrir le système solaire à l’aide de dictionnaires, encyclopédies, Internet,

CDrom…

Titrer et légender un croquis ou un montage photo du système solaire (Soleil, noms des planètes, noms des satellites). Placer sur le document la ceinture d’astéroïdes. Utiliser le croquis du dossier pédagogique du second degré page 1 ou une des photographies du dossier. Définir planète, satellite, galaxie, astre, étoile, météorites, astéroïdes. Compléter le tableau. Ce tableau de comparaison peut être simplifié en ne

conservant que quelques planètes, par exemple les planètes telluriques.

Mercure Venus Terre Mars Jupiter Saturne Uranus Neptune Pluton

Vie Eau

Composition de

l’atmosphère

Impacts de météorites

Activité interne

Masse relative Gravité relative

Présence d’un champ

magnétique

Température au sol

Distance au soleil

Noms des satellites

Présence d’atmosphère

Exploiter le tableau en faisant le lien entre :

- la température, la proximité du soleil et la présence ou non d’atmosphère,

- la présence d’atmosphère, la gravité et la masse, - la densité atmosphérique et l’eau, - la température, l’eau, la composition de l’atmosphère et la vie.

• Réaliser une série d’exposés, d’affiches présentant les différentes planètes du

système solaire. La présentation de ces travaux pourra se terminer par une comparaison des différentes planètes.

Page 4: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 4 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

• Construire une maquette du système solaire. Vous pouvez réaliser ce travail à plusieurs échelles.

Maquette sur papier millimétré Compte-tenu des disproportions qui existent entre le diamètre des planètes (milliers de km) et leur distance au soleil (5 millions de km), l’échelle choisie sera différente pour les diamètres et les distances : - échelle des diamètres : 1mm pour 5.103 km - échelle des distances : 1 cm pour 125. 106 km.

Compléter le tableau pour obtenir toutes les valeurs.

Dimensions réelles Dimensions sur la maquette Noms des planètes Diamètre (km) Distance au

soleil (.106 km) Diamètre (mm) Distance au

soleil (cm) Mercure 4 879 58 Venus 12 104 108 Terre 12 756 150 Mars 6 794 228

Jupiter 142 984 778 Saturne 120 536 1 429 Uranus 51 118 2 871

Neptune 49 528 4 500 Pluton 2 390 5 900 Soleil 1 392 000 / /

Construire sur deux feuilles de papier millimétré collées bout à bout le schéma représentant, de gauche à droite, la position et la taille des planètes par rapport au soleil. Pour le soleil ne tracer qu’une partie de sa surface. Indiquer le titre, les légendes et les échelles.

Question : la distance moyenne Terre-Lune étant de 384000 km, à quelle distance de la Terre (en cm) la Lune devrait-elle être représentée sur cette maquette ?

Maquette dans une classe

Travailler avec le support ci-dessus mais en modifiant les échelles : - échelle des diamètres : 1cm pour 5.103 km - échelle des distances : 10 cm pour 125. 106 km

Maquette dans la cour, (voir fiche maquette du système solaire dans

dossier pédagogique du 1er degré). Sur cette maquette du système solaire peut-on placer l’étoile la plus proche, Proxima centauri qui se situe à 4,3 AL, soit 4,3 .1013 km ?

Page 5: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 5 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

• Exploiter des données pour l’étude du mouvement et de la relativité du

mouvement : (seconde et TS, suivant le niveau)

Trajectoires elliptiques ou circulaires des planètes, périodes, vitesses, lois de Kepler, aspect historique de la découverte des trajectoires elliptiques… Faire éventuellement comprendre le mouvement autour du centre de masse de l’étoile+planète. Les trajectoires des planètes par rapport au Soleil et les trajectoires des

planètes par rapport à la Terre : rétrogradation des planètes. Revenir éventuellement sur les éclipses et les transits du point de vue

mécanique. Repérage des étoiles sur la voûte céleste avec déclinaison et ascension droite.

• Comprendre le fonctionnement et réaliser un instrument d’observation.

Quel est la différence entre une lunette astronomique et un télescope ? Schématiser une lunette astronomique et un télescope. Construire un télescope.

(http://www.ac-nancy-metz.fr/enseign/physique/Tp-phys/Term/telescope/telescope.pdf) • Faire le lien avec des textes descriptifs d'instruments d'observation

Jules Verne : De la Terre à la Lune – Chap. XXIV - « Le télescope des montagnes rocheuses » Olivier Sauzereau :« Les étranges lunettes de Monsieur Huette »

• Etudier les sources primaires et secondaires, la propagation rectiligne de la

lumière, les phases, les occultations et les transits :

Sources lumineuses par émission directe (étoile : Soleil), par diffusion de la lumière (planètes brillantes observées la nuit parce qu’éclairées par le Soleil, elles diffusent la lumière dans toutes les directions). Observation des phases de Vénus, par exemple. Eclipses, transits (de Mercure, Vénus, pourquoi pas les autres planètes ?)

Tentatives de détermination de la vitesse de la lumière, méthode de détermination de la distance Terre -Soleil… Cadrans solaires.

Page 6: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 6 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

• Optique géométrique

Lois de la réflexion et de la réfraction de Descartes. (seconde et +) L’œil, les lentilles convergentes et divergentes. (première S et +)

Application aux lunettes astronomiques (de Galilée en associant une

lentille convergente et une divergente et lunette astronomique avec deux lentilles convergentes). (TS spécialité) Application aux miroirs plans, sphériques et paraboliques. Les télescopes

de Newton avec un miroir parabolique, un plan et une lentille oculaire ou de Cassegrain avec deux miroirs paraboliques (un convexe un concave) et une lentille oculaire. (TS spécialité)

• Spectroscopie, optique ondulatoire : (seconde et +)

Principe de la spectroscopie avec un prisme, avec un réseau. Définition des longueurs d’onde, fréquence, célérité de la lumière…

lumière visible, IR, UV. Etude du spectre du soleil, de la « lumière » diffusée par une planète et

des informations qui découlent de l’analyse du spectre. Déterminations des constituants du sol, de l’atmosphère. Méthode de recherche des exo planètes (spectrométrie)… Eventuellement, diffraction dans un instrument d’observation et limite de

résolution. (uniquement TS spécialité). • Exploiter des données pour les appliquer à la dynamique et aux lois de Newton :

Distinction entre force de pesanteur et masse. (seconde et +) Distinction entre champ de pesanteur et force de pesanteur. Première loi de Newton : Montrer que les planètes sont soumises à une

force radiale, qui les empêche d’avoir un mouvement rectiligne uniforme. (dès la seconde) Loi d’interaction gravitationnelle universelle de Newton et troisième loi de

Newton. Montrer que les forces d’attraction ont la même intensité entre la planète et le Soleil, mais l’une appliquée sur la planète et l’autre sur le Soleil. Retrouver le champ de gravitation sur une planète, connaissant sa masse et son rayon. (dès la seconde) Application de la seconde loi de Newton pour retrouver les expressions de

l’accélération du centre d’une planète, de la période du mouvement de la planète autour du Soleil, de la vitesse sur l’orbite quand elle est circulaire et retrouver les lois de Kepler. Application à la détermination de la masse d’une planète, notion d’impesanteur…(TS)

Page 7: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 7 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

Les trois pages suivantes peuvent être exploitées en physique, après un travail de recherche sur le système solaire.

Jouer avec les nombres et les unités (seconde)

1. Poser le calcul permettant de retrouver la distance en km correspondant à une année lumière :

1 a.l =

2. Que représente une unité astronomique ?

3. Combien de temps met la lumière pour aller du Soleil vers Mars ? tS-M =

4. Exprimer la distance Soleil – Mars en m et en utilisant les puissances de dix en précisant la saison ou en donnant la distance moyenne (228 106 Km)

DS-M =

5. A combien d’unités astronomiques sommes-nous de Mars ? • Quand Mars et la Terre sont alignées avec le Soleil et du même

côté ? Dmin = • Quand Mars et la Terre sont alignées avec le Soleil et de part et

d’autre du Soleil ? Dmax =

6. Quelle est la masse de Mars en kg, en exprimant le nombre avec une puissance de 10 ?

7. Combien de temps faut-il à Mars pour effectuer une révolution autour du

Soleil ?

8. Combien de temps faut-il à la Terre pour effectuer une révolution autour du Soleil ?

9. Un signal radio émis depuis la sonde Cassini a mis 67 minutes pour parvenir

sur Terre, en se déplaçant à la vitesse de la lumière. A quelle distance de la Terre se trouvait Cassini au moment de l’émission ?

Page 8: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 8 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

Jouer avec les objets du système solaire et de l’univers…

…Qui suis-je dans le système solaire ?

1. Je suis à 30 unités astronomiques du Soleil, • Qui suis-je ? • Suis-je rocheuse ou gazeuse ?

2. Ma masse est un peu plus de huit fois celle de Mars et je possède une atmosphère beaucoup plus abondante que celle de Mars.

• Qui suis-je ? • Dans quels états physiques trouve-t-on l’eau à ma surface ? Justifiez

la possibilité d’avoir les différents états indiqués. 3. Je suis une planète tellurique, de masse volumique supérieure à celle de

Mars, • Qui suis-je ? • Retrouvez mon diamètre par le calcul.

4. J’effectue trois révolutions autour du Soleil, pendant que Mars n’en fait

qu’une seule, • Qui suis-je ? • A combien d’unités astronomiques suis-je du Soleil ?

5. Ma trajectoire elliptique n’est pas dans le plan de l’écliptique et mon statut

de planète a été contesté, • Qui suis-je ? • Qui m’a découvert ?

6. Ma densité est environ trois fois plus petite que celle de Mars, mais la pesanteur à ma surface est celle de la Terre à moins de 10% près.

• Qui suis-je ? • Ai-je un sol, justifiez ? • A combien d’unités astronomiques du Soleil suis-je ?

7. Je suis la géante gazeuse dont la densité est environ trois fois plus faible que celle du Soleil,

• Qui suis-je ? • Comment s’appelle mon satellite, visité le 14 janvier 2005 par la

sonde Huygens ? • Qu’appelle-t-on « division de Cassini » ?

8. Je possède des anneaux et 16 satellites dont Io et Europe.

• Qui suis-je ? • A combien d’unités astronomiques de Mars suis-je au minimum? • Qui a le premier observé mes satellites, quand ?

Page 9: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 9 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

Observations et compréhension générales.

1. Y a-t-il une relation entre le rayon d’une planète et sa température moyenne

en surface ? Justifiez. Si oui, laquelle ? 2. Y a-t-il une relation entre le rayon de l’orbite d’une planète et sa

température moyenne en surface ? Justifiez. Si oui, laquelle ?

3. Y a-t-il une différence entre une planète et un satellite ? Justifiez. Si oui, laquelle ?

4. Quel est votre âge en « années martiennes » ?

5. Quel rôle attribuer au champ magnétique de la Terre, vis-à-vis des particules en provenance du Soleil ? Quelle est alors la conséquence de l’absence de ce champ magnétique de Mars ?

6. Y a-t-il une relation entre la « couleur » d’une étoile, sa température et son âge ?

7. Le sol de Mars : Quelle(s) différence(s) essentielle(s) existe-t-il entre

l’hémisphère sud et l’hémisphère nord de Mars ?

8. Que trouve-t-on sur les calottes polaires Sud et Nord de Mars ?

9. Y a-t-il des saisons sur Mars ? Si oui, expliquez pourquoi.

10. Quelle est la plus haute montagne sur Terre et quelle est sa hauteur ? Quelle est la plus haute montagne sur Mars et quelle est sa hauteur ? Vous indiquerez chaque fois le niveau de référence.

11. Quelle est la composition de l’atmosphère sur Mars ? Y trouve-t-on de l’eau liquide ? Expliquez pourquoi.

Page 10: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 10 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

Salle 2 : Visions de Mars Dans l’exposition • Exploiter la maquette Olympus Mons.

A quel type de relief correspond Olympus Mons ? Quelles sont ses dimensions ? Comparer la taille d’Olympus Mons à celle de la

France. (voir panneau salle 1) Dessiner Olympus Mons sur la carte de France en

respectant les proportions. Pourquoi Olympus Mons est-il si haut et si large ?

• Se repérer sur un planisphère de Mars et localiser les différents sites visibles

dans la salle 2. Olympus Mons Valles Marineris Ascraeus Mons Arsia Mons Hellas Planitia

Elysium Mons Le pôle nord Le pôle sud L’équateur

• Exploiter des cartes topographiques.

Pourquoi utilise-t-on différentes couleurs sur la carte topographique de la surface de Mars (carte Mola) ? Quelle est la signification de la couleur bleu ? Quelle est la signification de la couleur rouge ? Sur une autre carte géologique de Mars, le relief est mis en évidence par

un autre moyen, lequel ? Quel hémisphère présente une altitude importante ? Quel hémisphère présente une faible altitude ? La planète Mars est représentée de trois façons différentes dans

l’exposition. Quelles sont ces trois façons ? • Découvrir les satellites de Mars.

Combien la planète Mars a-t-elle de satellites ? Quels sont les noms des satellites de Mars ? A partir du texte de l’exposition, réaliser un dessin montrant le

déplacement des satellites autour de Mars. Regarder attentivement les photos des satellites de Mars. Que

remarquez-vous à la surface de ces satellites ?

Page 11: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 11 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

En classe

• Comparer la formation d’Olympus Mons à celle des volcans de la Terre.

• Trouver la signification du mot caldeira. Décrire la formation de cette caldeira.

• Calculer la pente réelle de cet édifice volcanique (théorème de Pythagore).

Calculer la pente de l’Everest (altitude 8850 m, base 150 km) et comparer. En savoir plus

Olympus Mons

Olympus Mons est le plus grand volcan du système solaire (26 km de haut et 600 km de

diamètre). Sa taille est due à l’absence de tectonique des plaques sur Mars. Les couches de lave issues de la chambre magmatique ont ainsi pu se superposer pendant plusieurs centaines de millions d’années.

La caldeira d’Olympus Mons mesure 80 km de diamètre et 2600 m de profondeur. Elle est en fait constituée de six caldeiras emboîtées. A cause de son surpoids, l’affaissement du dôme volcanique provoque des contraintes visibles par des rides en surface.

Document extrait de « la planète Mars. Histoire d’un autre monde » Belin. Pour la science

Page 12: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 12 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

• Comparer la formation de Valles Marineris à celle du Grand Canyon. • Représenter la Valles Marineris sur une carte des Etats-Unis et calculer la

longueur de Valles marineris (logiciel Mesurim) à partir de repères de distance.

= En savoir plus

Valles Marineris

L'existence de Valles Marineris est étroitement liée à celle du dôme de Tharsis. Ce système de canyons est sans doute né lors du soulèvement de Tharsis pour être ensuite remodelé par l'érosion.

Le dôme de Tharsis s'élève jusqu'à 11 km au-dessus de la surface de référence martienne. Cet énorme bombement, qui représente 30 millions de km2, s'est formé à la suite d’une montée magmatique qui a soulevé puis fracturé la lithosphère. Les énormes volcans que l'on trouve à la surface du dôme prouvent la présence d'une importante chambre magmatique dans le sous-sol.

Après la fracturation causée par la surrection du dôme, le système de canyons de Valles Marineris a été retravaillé sous l'action de différents phénomènes : sapement, effondrement et subsidence. L'érosion a laissé des marques considérables et la largeur de certains canyons a triplé. Les versants de Valles Marineris offrent maintenant un spectacle grandiose. L'activité éolienne a également joué un rôle. On pense enfin qu'une partie du canyon a pu être occupé dans un lointain passé par de grands lacs, protégés sous une épaisse couche de glace.

• Comparer les informations géologiques de Mars avec celles de la Terre. Exploiter et comparer des cartes pétrologiques.

Sur Mars, quelle est la roche qui domine dans l’hémisphère nord ? Sur Mars, quelle est la roche qui domine dans l’hémisphère sud ? A l’aide de la carte géologique de la France, citer des lieux où l’on

peut trouver ces roches. Donner la signification de la présence de ces roches sur Mars. Le sol de Mars est aussi constitué d’argiles, de sulfates et de

carbonates. Dans quel hémisphère retrouve-t-on surtout ces roches ? Donner la signification de la présence de ces roches sur Mars.

• Relier les informations des cartes topographiques et pétrologiques.

Sur un planisphère de Mars, tracer une ligne indiquant les deux domaines topographique et pétrologique. Que remarquez-vous ?

• Montrer l’intérêt d’explorer les planètes du système solaire.

Page 13: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 13 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

En savoir plus

Les roches sur Mars

La surface de la planète rouge est principalement composée de roches volcaniques, mais le spectre permet de distinguer deux provinces géologiquement différentes.

Les hauts plateaux cratérisés de l'hémisphère sud semblent surtout constitués de basalte

(feldspaths plagioclase et clinopyroxènes de type augite). Cette roche est concentrée dans les régions de Terra Cimmeria, Noachis Terra, tout en étant également bien représentée dans la région de Syrtis Major.

Les basses plaines de l'hémisphère nord seraient riches en andésite, une roche volcanique plus

riche en silice que le basalte. L'andésite est surtout présente dans Acidalia Planitia, Vastitas Borealis et Syrtis Major (secteur nord-ouest). On en retrouve également un peu dans l'hémisphère sud, dans Sinus Meridiani ou Margaritifer Terra. Dans ces régions, il est possible que l'andésite soit mélangée au basalte, ou que la composition du matériau de surface soit intermédiaire entre le basalte et l'andésite.

D’autre part, Le sol de Mars est aussi constitué d’argile. La présence d'argile peut s'expliquer de

deux manières : soit par une altération de roches basaltiques sous l'effet de la vapeur d'eau atmosphérique accélérée par le rayonnement ultraviolet (sur Terre, les argiles proviennent classiquement de l'altération de roches basaltiques au niveau des régions tropicales ou du fond des mers), soit par une activité volcanique ayant eu lieu sous une épaisse couche de glace.

Enfin, le sol de Mars contient aussi des quantités notables de sels, en particulier des sulfates et

des carbonates. Ces deux roches sont des évaporites, c’est-à-dire des roches déposées par l'évaporation d'une eau originellement très riche en substances dissoutes (bassins d'évaporation, percolation d'eau hydrothermale riche en minéraux dans les régions volcaniques).

L'aspect le plus marquant de la géologie martienne est probablement la forte dissymétrie

morphologique et topographique qui existe entre l'hémisphère sud et l'hémisphère nord.

Page 14: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 14 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

Salle 3 : Connaître Mars pour comprendre la Terre • Réaliser un travail d’écriture.

Les élèves pourront imaginer un voyage sur Mars à partir de la maquette du robot Spirit, de la reconstitution d’un paysage martien, du caisson et des films.

Lors de la visite au Muséum, les élèves pourront, sous forme de prise de notes, décrire leurs sensations et les objets présentés. Dans un deuxième temps, les élèves pourront produire en classe un travail d’écriture finalisé.

Pour illustrer ce travail, les élèves pourront effectuer un reportage photo dans

l’exposition. Ce travail peut être réalisé en adressant une demande préalable par mail au service d’action éducative du Muséum. (museum-service.educatif@mairie-nantes )

Le travail d’écriture, qui peut aussi prendre la forme d’une BD, peut être mis en

relation avec des textes de Jules Verne ou des albums de Tintin : Objectif lune et On a marché sur la lune. • Comparer la structure des globes terrestre et martien (voir également salle 1)

Pour chaque globe, localiser sur le croquis ci-dessus : le manteau supérieur, le manteau inférieur, la lithosphère, l’asthénosphère, la croûte continentale, la croûte océanique, la croûte basaltique, le noyau. Citer 4 différences entre les deux globes.

Page 15: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 15 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

• Exploiter les données sur les sondes lancées vers Mars Quels sont les deux pays qui ont lancé le plus de sondes vers Mars ? Dans quel contexte historique ont eu lieu les premiers lancements de sondes

vers Mars ? Quel autre astre fut convoité par ces deux pays lors de cette même période ? Comparer le poids de Cosmos 419 lancée en 1971 et celui de Spirit lancée en

2003 ? Quelle remarque pouvez-vous faire ? Certaines sondes sont composées d’orbiter et de lander. Quel est le rôle de

ces deux appareils ? Sur un planisphère, localiser par des croix les lieux d’atterrissage des sondes

Pathfinder et Viking 1. Que remarquez-vous ? Quel est le nom du robot de la mission Pathfinder ? Quel est le nom de la sonde actuellement en orbite ? Quels sont les objectifs des missions futures ?

• Etudier les météorites martiennes.

Comment appelle-t-on les météorites martiennes ? Pourquoi ? Quels sont les deux arguments qui ont permis de prouver leur origine ? Pourquoi est-il intéressant d’étudier les météorites martiennes ? Comment appelle-t-on le relief formé par l’impact d’une météorite ? Existe-t-il des impacts de météorites sur Terre ? si oui citer un exemple. Existe-t-il des impacts de météorites sur Mars ? si oui citer un exemple. Rechercher les compositions chimiques des météorites martiennes et les

comparer aux roches terrestres. • Etudier l’eau sur Mars

Sous quels états l’eau est-elle présente sur Mars? Sous quel état l’eau n’existe-t-elle pas sur Mars ? Pourquoi ? Définir sublimation. Réaliser un schéma de l’expérience présentée. Ecrire le protocole de cette expérience et l’hypothèse testée. Quelle trace semble prouver la présence passée d’eau liquide sur Mars ? Où se trouve l’eau sur Mars ? Réaliser le cycle de l’eau sur Mars en fonction des saisons (indiquer les

réservoirs et l’état de l’eau). • Etudier les saisons sur Mars

La calotte Nord est principalement constituée de glace d'eau et de glace de CO2 .Quelle différence observez-vous entre le pôle Nord en été et en hiver ? Comment expliquez-vous cette différence ?

Page 16: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 16 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

En classe

• Interpréter des images.

Il y a environ 3 milliards d'années, lorsque la planète était plus chaude, l'eau aurait coulé sur Mars.

- indiquer par une flèche la direction ( horizontale, oblique, verticale ) et le sens ( de haut en bas, vers la droite, vers la gauche ...) de l'écoulement sur les 3 images ci-dessous. - parmi ces trois images, laquelle est sensée représenter des îlots, un fleuve, un déluge ?

image 1

image2

image3

• Réaliser des expériences d’ébullition de l'eau sous pression réduite. • Approfondir les cycles de l’eau et du CO2 sur Mars et sur Terre. • Faire le lien entre le cycle de l’eau sur Mars et différentes images des pôles en

fonction des saisons.

Page 17: propositions d'activités pédagogiques

Mars, exploration d’une planète 15 avril 2005 – 29 janvier 2006 17 Muséum d’Histoire Naturelle de Nantes

En savoir plus

L’eau sur Mars

Mars est aujourd'hui un monde désolé, balayé par les tempêtes de poussières, et plus aride que les déserts terrestres. Les températures moyennes, bien inférieures à 0°Celsius, et la faible pression atmosphérique, 6 hectopascals en moyenne, interdisent la présence d'eau liquide à sa surface. Mais Mars n'a pas toujours été une planète aussi désertique. Dans les années 1970, les photographies des sondes Mariner et Viking ont révélé d'énormes chenaux d'écoulement et des vallées sinueuses formant de vastes réseaux. La grande majorité des scientifiques s'accordent à penser que ces canyons martiens ont été creusés par de l'eau liquide, il y a des milliards d'années. Certaines vallées semblent résulter d'un écoulement d'eau souterrain ayant produit l'effondrement du sol et permis le transport de sédiments. Les chenaux d'écoulement semblent quant à eux résulter de crues catastrophiques provoquées par une résurgence brutale d'eau souterraine.

Si de l'eau a coulé sur Mars dans un passé lointain, c'est que son climat était plus chaud et son atmosphère plus dense qu'aujourd'hui. Peu après sa formation, il y a 4,5 milliards d'années, Mars s'est probablement, comme la Terre, enveloppée d'une atmosphère épaisse en raison de l'activité volcanique ou d'autres formes de dégazage. Des calculs montrent qu'une pression de 1 à 5 atmosphères de gaz carbonique (CO2) est suffisante pour maintenir, par effet de serre, la température superficielle de Mars au-dessus de 0°Celsius et permettre ainsi la présence d'eau liquide. Mais des questions fondamentales restent sans réponse. Pourquoi le climat martien a-t-il changé si dramatiquement ? Comment Mars a-t-elle perdu son atmosphère ? Qu'est devenue l'énorme quantité d'eau qui a un jour coulé sur la planète ? On pense généralement, qu'en réagissant chimiquement avec les roches de la surface, le gaz carbonique s'est trouvé fixé sous forme de carbonates (calcite, dolomite, sidérite...) dans le sol. Une forte activité géochimique a pu tout d'abord permettre de recycler les carbonates et de relâcher le gaz carbonique dans l'atmosphère par volcanisme. Mais Mars, moins massive que la Terre, n'a pas pu entretenir longtemps un cycle géochimique et un volcanisme suffisamment actifs. La pression du gaz carbonique a peu à peu décliné et l'effet de serre est devenu insuffisant pour maintenir la température atmosphérique au-dessus du point de congélation de l'eau. Qu'est alors devenue l'eau? La mince atmosphère actuelle, composée à 95 % de gaz carbonique, n'en contient que des quantités infimes. Cette vapeur d'eau peut se condenser sous forme de givre à la surface, particulièrement vers le pôle Nord où elle forme une calotte de glace permanente (en revanche, la calotte polaire sud, plus froide, semble majoritairement constituée de gaz carbonique gelé). De fins nuages de glace sont également visibles dans l'atmosphère, surtout les matins d'hiver dans l'hémisphère nord. Mais cette eau, sous forme de vapeur ou de glace, ne représente qu'une très faible fraction de l'eau martienne "primordiale". On pense que des quantités considérables d'eau se sont échappées dans l'espace au cours du temps. En effet, la vapeur d'eau (H2O) est décomposée par le rayonnement ultraviolet du Soleil dans la haute atmosphère, et les atomes d'hydrogène (H) formés, très légers, peuvent échapper à l'attraction gravitationnelle de Mars. Des mesures de l'abondance relative des isotopes de l'hydrogène dans la vapeur d'eau indiquent que plus de 90 % de l'eau évaporée dans l'atmosphère a été perdue par ce mécanisme. Mais de nombreux scientifiques pensent qu'une grande partie de l'eau originelle se trouve aujourd'hui figée dans la croûte martienne sous forme de pergélisol. Une preuve indirecte en est fournie par la présence de cratères météoritiques dits à "éjectats lobés", principalement entre 30° et 70° de latitude sud. Le matériau éjecté par les collisions semble avoir formé une coulée de boue aux abords de ces cratères, ce qui s'explique si l'énergie des impacts a liquéfié la glace située en profondeur dans le sol. Extrait du site : http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/doseau/decouv/univers/eauMars.html D'autres sites pédagogiques pour exploiter l’étude de Mars et du Système solaire dans de nombreuses matières sont proposés en bibliographie.